题目内容

【题目】“低碳循环”引起各国的高度重视,已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO和H2为主的合成气,合成气有广泛应用。试回答下列问题:

(1)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:

FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH>0。

已知在1100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。

①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值________(填“增大”、“减小”或“不变”);

②1100 ℃时测得高炉中,[CO2]=0.025 mol·L-1,[CO]=0.1 mol·L-1,则在这种情况下,该反应向______进行(填“左”或“右”),判断依据是__________________________。

(2)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,现向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=____。

②反应达到平衡后,下列措施能使增大的是_____(填符号)。

A.升高温度   B.再充入H2   C.再充入CO2

D.将H2O(g)从体系中分离    E.充入He(g)

【答案】 增大 右 因为[CO2]/[CO]=0.25<0.263 0.225 mol·L-1·min-1 B、D

【解析】试题分析:(1)①因为炼铁反应为吸热反应,升高温度,平衡常数增大,②FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)在1100 ℃时的平衡常数为0.263,此时Qc=c(CO2)/c(CO)="0.025" mol·L-1/0.1 mol·L-1=0.25<0.263,说明反应没有达到平衡,反应向右进行;

(2)①根据反应过程中CO2的浓度变化可知,从反应开始到达平衡,CO2的浓度变化为0.75 mol·L-1,所以H2的浓度变化为3×0.75 mol·L-1="2.25" mol·L-1,H2的反应速率为2.25 mol·L-1/10 min="0.225" mol·L-1·min-1。②使[CH3OH]∕[CO2]增大,需要使平衡向正反应方向移动,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A错误;再充入H2,CH3OH的浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,B正确;再充入CO2,CO2的转化率减小,CO2浓度增大,CH3OH浓度虽然增大,但是不如CO2浓度增大的多,比值减小,C错误;将H2O(g)从体系中分离出来,平衡向右移动,CH3OH浓度增大,CO2浓度减小,比值增大,D正确;充入He对平衡无影响,比值不变,E错误,选BD。

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